Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft. Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Transkript

1 Einführungsphase - Unterrichtsvorhaben I Kontext: Erscheinungsformen des Kohlenstoffs Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: a) Modifikationen des Kohlenstoffs (Graphit, Diamant, Fullerene) b) Bindungsfähigkeit des Kohlenstoffs (Stoffklassen Alkane & Alkene, Alkine) c) Nanochemie des Kohlenstoffs d) Wdh. Atomaufbau, PSE Zeitbedarf: a) + b) 6 Stunden c) 2 Stunden a 67,5 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe, UF2 Auswahl, UF3 Systematisierung, UF4 Vernetzung E6 Modelle, E7 Arbeits- und Denkweisen, K2 Recherche, K3 Präsentation B4 Möglichkeiten & Grenzen Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schüler*innen Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen didaktisch-methodische Anmerkungen nutzen bekannte Atom- und Bindungs-modelle zur Beschreibung organischer Moleküle und Kohlenstoffmodifikationen(E6). - Diagnoseaufgaben zu Atombau, Bindungslehre & PSE Der Einstieg dient u.a. zur Angleichung des Basiswissens Graphit, Diamant und Fullerene - Modifikation erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7), beschreiben die Strukturen von Diamant und Graphit und vergleichen diese mit neuen Materialien aus Kohlenstoff (u.a. Fullerene) (UF4). - Informationsmaterial Graphit, Diamant und Fullerene Beim Graphit und beim Fulleren werden die Grenzen der einfachen Bindungsmodelle deutlich. (Achtung: ohne Hybridisierung) Stoffklassen der Alkane & Alkene, Alkine - Elektronenpaarbindung - Strukturformeln - Nomenklatur ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3), erklären an Verbindungen aus den Stoffklassen der Alkane und Alkene das C-C- Verknüpfungsprinzip (UF2), beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkene (UF1, UF3), - Integrierte Wiederholung zur Stoffklasse der Alkane in Bezug auf die Sekundarstufe I

2 benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3), erläutern ausgewählte Eigenschaften organischer Verbindungen mit Wechselwirkungen zwischen den Molekülen (u.a. Wasserstoffbrücken, Vander-Waals-Kräfte) (UF1, UF3), beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), - Übungsmaterial zur homologen Reihe der Alkane (Nomenklatur; Struktur- Eigenschaftsbeziehungen: Strukturformeln, Aggregatzustände, Siedetemperaturen, intermolekulare Wechselwirkungen (insb. vander-waals-kräfte) - Übungsmaterial zur homologen Reihe der Alkene (Nomenklatur) Nanomaterialien - Nanotechnologie - Neue Materialien - Anwendungen - Risiken recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3), nutzen angeleitet und selbstständig chemiespezifische Tabellen und Nachschlagewerke zur Planung und Auswertung von Experimenten und zur Ermittlung von Stoffeigenschaften (K2), - Recherche zu neuen Materialien aus Kohlenstoff und Problemen der Nanotechnologie - Aufbau - Herstellung - Verwendung - Risiken - Besonderheiten Unter vorgegebenen Rechercheaufträgen können die Schülerinnen und Schüler selbstständig Fragestellungen entwickeln. (Niveaudifferenzierung, individuelle Förderung) stellen neue Materialien aus Kohlenstoff vor und beschreiben deren Eigenschaften (K3), bewerten an einem Beispiel Chancen und Risiken der Nanotechnologie (B4).

3 Einführungsphase Unterrichtsvorhaben II Kontext: Vom Alkohol zum Aromastoff Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: - Organische (und anorganische) Kohlenstoffverbindungen Zeitbedarf: 20 Std. a 67,5 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe, UF2 Auswahl, UF3 Systematisierung, UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung & Messung, E3 Hypothesen, E5 Auswertung E6 Modelle, K1 Dokumentation, K2 Recherche,K3 Präsentation K4 Argumentation, B1 Kriterien, B2 Entscheidungen Basiskonzepte (Schwerpunkte): Struktur-Eigenschaft, Donator-Akzeptor Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schüler*innen Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen Alkohole - alkoholische Gärung - Destillation & Nachweis von Ethanol - Gaschromatographie - Nomenklatur der Alkohole - Strukturformeln - Struktur- Eigenschaftsbeziehung - Ethanol als Genussmittel (Berechnungen der Blutalkoholkonzentration, Gefahren & Risiken) beschreiben den Aufbau einer homologen Reihe und die Strukturisomerie (Gerüstisomerie und Positionsisomerie) am Beispiel der Alkane und Alkoholen (UF1, UF3), benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3), ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3), dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (K1), Integrierte Wiederholung zur Stoffklasse der Alkohole in Bezug auf die Sekundarstufe I Übungsmaterial zur homologen Reihe der Alkohole (Nomenklatur; Struktur- Eigenschaftsbeziehungen: Strukturformeln, Aggregatzustände, Siedetemperaturen) Berechnungen des Blutalkoholkonzentration Schülerversuche: - alkoholische Gärung - Destillation(en) von Ethanol Fachbegriffe:

4 Oxidationsreihe der Alkohole - Oxidation vom Alkohol zum Aldehyd/Keton - Oxidation vom Alkohol/Aldehyd zur Carbonsäure beschreiben und visualisieren anhand geeigneter Anschauungsmodelle die Strukturen organischer Verbindungen (K3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachgehalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4), zeigen Vor- und Nachteile ausgewählter Produkte des Alltags (u.a. Aromastoffe, Alkohole) und ihrer Anwendung auf, gewichten diese und beziehen begründet Stellung zu deren Einsatz (B1, B2), stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3), erläutern die Grundlagen der Entstehung eines Gaschromatogramms und entnehmen diesem Informationen zur Identifizierung eines Stoffes (E5). erklären die Oxidationsreihen der Alkohole auf molekularer Ebene und ordnen den Atomen Oxidationszahlen zu (UF2), beschreiben Beobachtungen von Experimenten zu Oxidationsreihen der Alkohole und interpretieren diese unter dem Funktionelle Gruppen, Hydroxylgruppe, Carbonylgruppe, intermolekulare Wechselwirkungen (insb. Wasserstoffbrückenbindungen), Redoxreaktionen, Elektronendonator/-akzeptor, Elektronegativität Integrierte Wiederholung des Aufstellens von Oxidationszahlen (Schüler)-Versuche - Oxidation von Alkoholen durch Kupferoxid

5 - Aufstellung des Redoxschemas unter - Verwendung von Oxidationszahlen - Regeln zum Aufstellen von Redoxschemata - Nachweisreaktionen zu Alkoholen, Aldehyden, Ketonen & Carbonsäuren Carbonsäuren Ester - Nomenklatur der Carbonsäuren - Strukturformeln - Struktur- Eigenschaftsbeziehung - funktionelle Gruppen - Stoffeigenschaften - Struktur- Eigenschaftsbeziehungen Aspekt des Donator-Akzeptor- Prinzips (E2, E6). benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3), ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3), wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3). ordnen Veresterungsreaktionen dem Reaktionstyp der Kondensationsreaktion begründet zu (UF1), - Oxidationsfähigkeit von primären, sekundären und tertiären Alkoholen mit KMnO4 - Nachweise z.b. nach Fehling, Tollens & Schiff Übungen zum Aufstellen von Redoxschemata Zusammenfassende Darstellung der besprochenen Stoffklassen innerhalb der Oxidationsreihe Thematik: Volksdroge Alkohol Übungsmaterial zur homologen Reihe der Carbonsäuren (Nomenklatur; Struktur-Eigenschaftsbeziehungen: Strukturformeln, Siedetemperaturen) Fachbegriffe: Funktionelle Gruppen, Hydroxylgruppe, Carboxylgruppe, intermolekulare Wechselwirkungen, Protonendonator/-akzeptor, Elektronegativität, Base, Säure, saure Lösung (Schüler)-Versuche: - Estersynthese(n), z.b. von Fruchtestern

6 - Estersynthese - Vergleich der Löslichkeiten der Edukte (Alkanol, Carbonsäure) und Produkte (Ester, Wasser) Eigenschaften, Strukturen und Verwendungen organischer Stoffe beschreiben Zusammenhänge zwischen Vorkommen, Verwendung und Eigenschaften wichtiger Vertreter der Stoffklassen der Alkohole, Aldehyde, Ketone, Carbonsäuren und Ester (UF2), recherchieren angeleitet und unter vorgegebenen Fragestellungen Eigenschaften und Verwendungen ausgewählter Stoffe und präsentieren die Rechercheergebnisse adressatengerecht (K2, K3). Anfertigung eines Siedetemperaturdiagramms für Alkane, Aldehyde, Ketone, Alkohole und Carbonsäuren Beschreibung und Auswertung des Siedetemperaturdiagramms

7 Einführungsphase Unterrichtsvorhaben III Kontext: Gleichgewicht & Kalkkreislauf Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: - Anorganische (und organische) Kohlenstoffverbindungen - Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: 20 Stunden à 67,5 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF1 Wiedergabe, UF3 Systematisierung, UF4 Vernetzung,E2 Wahrnehmung & Messung E4 Untersuchungen & Experimente, E5 Auswertung,K1 Dokumentation Basiskonzept (Schwerpunkt): Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Basiskonzept Energie Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schüler*innen Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen didaktisch-methodische Anmerkungen Reaktion von Kalk mit Säuren - Beobachtungen eines Reaktionsverlaufs - Reaktionsgeschwindigkeit berechnen Einflussmöglichkeiten - Parameter (Konzentration, Temperatur, Zerteilungsgrad) - Kollisionshypothese - Geschwindigkeitsgesetz für bimolekulare Reaktionen - RGT-Regel - Aktivierungsenergie - Katalyse interpretieren den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen in Abhängigkeit von verschiedenen Parametern (u.a. Oberfläche, Konzentration, Temperatur) (E5), planen quantitative Versuche (u.a. zur Untersuchung des zeitlichen Ablaufs einer chemischen Reaktion), führen diese zielgerichtet durch und dokumentieren Beobachtungen und Ergebnisse (E2, E4), stellen für Reaktionen zur Untersuchung der Reaktionsgeschwindigkeit den Stoffumsatz in Abhängigkeit von der Zeit tabellarisch und graphisch dar (K1), erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Reaktions- Schülerversuche: Planung, Durchführung und Auswertung eines entsprechenden Versuchs (z.b. Auffangen des Gases) Beeinflussung der Gleichgewichtslage anhand verschiedener Versuche Anwendungsbeispiele: Kalkstein, Mörtel & Beton

8 Gleichgewichtsreaktion - Veresterung als unvollständige Reaktion geschwindigkeit als Differenzenquotient Δc/Δt (UF1), erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmengenänderung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Volumenänderung) (UF3), formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3), interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4), erläutern den Ablauf einer chemischen Reaktion unter dem Aspekt der Geschwindigkeit und definieren die Reaktionsgeschwindigkeit als Differenzenquotient Δc/Δt (UF1), erläutern die Merkmale eines chemischen Gleichgewichtszustands an ausgewählten Beispielen (UF1), erläutern an ausgewählten Reaktionen die Beeinflussung der Gleichgewichtslage durch eine Konzentrationsänderung (bzw. Stoffmengenänderung), Temperaturänderung (bzw. Zufuhr oder Entzug von Wärme) und Druckänderung (bzw. Volumenänderung) (UF3), Modellversuche zum chem. GGW z.b.: - Wasserheber-Versuch - Holzapfelkrieg Massenwirkungsgesetz, chemisches Gleichgewicht, Berechnungen. Chemisches Gleichgewicht als allgemeines Prinzip vieler chemischer Reaktionen, Definition.

9 Aromastoffe - Funktionelle Gruppen - Strukturformeln - Struktur- Eigenschaftsbeziehung formulieren für ausgewählte Gleichgewichtsreaktionen das Massenwirkungsgesetz (UF3), interpretieren Gleichgewichtskonstanten in Bezug auf die Gleichgewichtslage (UF4), beschreiben und erläutern den Einfluss eines Katalysators auf die Reaktionsgeschwindigkeit mithilfe vorgegebener graphischer Darstellungen (UF1, UF3), formulieren Hypothesen zum Einfluss verschiedener Faktoren auf die Reaktionsgeschwindigkeit und entwickeln Versuche zu deren Überprüfung (E3), erklären den zeitlichen Ablauf chemischer Reaktionen auf der Basis einfacher Modelle auf molekularer Ebene (u.a. Stoßtheorie für Gase) (E6), interpretieren ein einfaches Energie- Reaktionsweg-Diagramm (E5, K3), beschreiben und erläutern das chemische Gleichgewicht mithilfe von Modellen (E6). benennen ausgewählte organische Verbindungen mithilfe der Regeln der systematischen Nomenklatur (IUPAC) (UF3), ordnen organische Verbindungen aufgrund ihrer funktionellen Gruppen in Stoffklassen ein (UF3), dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (K1), Übungsmaterial zu Aromastoffen (Nomenklatur; Struktur- Eigenschaftsbeziehungen: Strukturformeln, Siedetemperaturen) (Schüler)-Versuche zur Gewinnung von Aromastoffen (praktisch und/oder theoretisch): - Heißwasserdampfdestillation, - Soxlett

10 wählen bei der Darstellung chemischer Sachverhalte die jeweils angemessene Formelschreibweise aus (Verhältnisformel, Summenformel, Strukturformel) (K3), analysieren Aussagen zu Produkten der organischen Chemie (u.a. aus der Werbung) im Hinblick auf ihren chemischen Sachgehalt und korrigieren unzutreffende Aussagen sachlich fundiert (K4), stellen anhand von Strukturformeln Vermutungen zu Eigenschaften ausgewählter Stoffe auf und schlagen geeignete Experimente zur Überprüfung vor (E3).

11 Einführungsphase Unterrichtsvorhaben IV Kontext: Der Kohlenstoffkreislauf und die globale Erwärmung Inhaltsfeld: Kohlenstoffverbindungen und Gleichgewichtsreaktionen Inhaltliche Schwerpunkte: - (Organische und) anorganische Kohlenstoffverbindungen - Stoffkreislauf in der Natur - Gleichgewichtsreaktionen Zeitbedarf: 10 Std. à 67,5 Minuten Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: UF3 Systematisierung, UF4 Vernetzung, E1 Probleme & Fragestellungen E2 Wahrnehmung & Messung, E3 Hypothesen, E4 Untersuchungen & Experimente E7 Arbeits- & Denkweisen, K1 Dokumentation, K2 Recherche, K3 Präsentation K4 Argumentation, B1 Kriterien, B3 Werte & Normen Basiskonzepte (Schwerpunkt): Basiskonzept Struktur Eigenschaft Basiskonzept Chemisches Gleichgewicht Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schüler*innen Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Verbindliche Absprachen Didaktisch-methodische Anmerkungen Kohlenstoffdioxid - Eigenschaften - Treibhauseffekt - Anthropogene Emissionen - Kreisläufe zeigen Möglichkeiten und Chancen der Verminderung des Kohlenstoffdioxidausstoßes und der Speicherung des Kohlenstoffdioxids auf und beziehen politische und gesellschaftliche Argumente und ethische Maßstäbe in ihre Bewertung ein (B3, B4) unterscheiden zwischen dem natürlichen und dem anthropogen erzeugten Treibhauseffekt und beschreiben ausgewählte Ursachen und ihre Folgen (E1), Information Eigenschaften / Treibhauseffekt Information Aufnahme von CO2 u.a. durch die Ozeane erläutern Grenzen der ihnen bekannten Bindungsmodelle (E7), formulieren Fragestellungen zum Problem des Verbleibs und des Einflusses anthropogen erzeugten Kohlenstoffdioxids (u.a. im Meer) unter Einbezug von Gleichgewichten (E1),

12 Löslichkeit von CO2 in Wasser - qualitativ - Bildung einer sauren Lösung - Umkehrbarkeit - Kreisläufe formulieren Hypothesen zur Beeinflussung natürlicher Stoffkreisläufe (u.a. Kohlenstoffdioxid-Carbonat- Kreislauf) (E3), veranschaulichen chemische Reaktionen zum Kohlenstoffdioxid-Carbonat-Kreislaufgraphisch oder durch Symbole (K3), beschreiben die Vorläufigkeit der Aussagen von Prognosen zum Klimawandel (E7). führen qualitative Versuche unter vorgegebener Fragestellung durch und protokollieren die Beobachtungen (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen) (E2, E4). dokumentieren Experimente in angemessener Fachsprache (u.a. zur Untersuchung der Eigenschaften organischer Verbindungen, zur Einstellung einer Gleichgewichtsreaktion, zu Stoffen und Reaktionen eines natürlichen Kreislaufes) (K1). Experimentelles Stationenlernen Nyos See Aufstellen von Reaktionsgleichungen